机械系统设计课程设计说明书

机械系统设计课程设计指导书

机械教研室

机械系统设计课程设计指导书(1) 车床主轴箱设计

车床主轴箱设计

一、课程设计的目的

1、课程设计属于机械系统设计课的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机械系统

设计的一般方法。

2、培养综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及

结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。

3、培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。

4、提高技术总结及编制技术文件的能力。

5、是毕业设计教学环节实施的技术准备。

二、设计内容与基本要求

设计内容：独立完成变速级数为6-12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴。

基本要求：

1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图图样设计各一张，能够较

清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。

2、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等有关参数。

3、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。

4、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书

力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。

5、完成典型零件工作图图样设计2 张。

三、设计步骤

方案确定

1、确定有关尺寸参数、运动参数及动力参数。

2、据所求得的有关运动参数及给定的公比，写出结构式，校验转速范围，绘制转速

图。

3、确定各变速组传动副的传动比值，定齿轮齿数、带轮直径，校验三联滑移齿轮齿

顶是否相碰，校验各级转速的转速误差。

4、绘制传动系统图。

结构设计

1、草图设计——估计各轴及齿轮尺寸，确定视图比例，确定展开图及截面图的总体

布局；据各轴的受力条件，初选轴承，在有关支撑部位画出轴承轮廓。并检验各传动件运动过程中是否干涉。

2、结构图设计——确定齿轮、轴承及轴的固定方式；确定润滑、密封及轴承的调整

方式；确定主轴头部形状及尺寸，完成展开图及截面图的绘制。

3、加黑，注尺寸、公差配合，标注件号，填写明细表及装配图技术要求。

零件图设计

编写设计计算说明书

四、基本参数确定

1、基本参数

主参数D ——床身上最大加工直径（mm ）

刀架上最大工件回转直径 831.0326.1D d ⨯=(D ≤800mm 时) 或D d 2

1= 通过主轴孔最大奉料直径D d 10

1=

床身宽度 82.041.2D B = 序号 简 图 结 构 特 点

应用范围 1

前端短锥面定位，定心精度高； 法兰上的螺孔用于紧固卡盘，并有一沉孔，以安装端而键传递转矩。内孔为莫氏内锥孔，用以安装顶尖、心轴等；

头部悬伸较短，刚性好； 装卸卡盘方便

大多数车床、六角车床、多刀车床的主

轴

2

a,b 为定位面，与卡盘配合有间隙，定位面易磨损，定心精度低； 螺纹用于锁紧卡盘，内锥孔用于安装顶尖、心轴和弹簧夹头等； 轴端悬伸长，刚性差； 装拆卡盘较方便

车床、仪表机床（在新设计的机床上已逐渐淘汰）

3 长锥为定位面，定心精度高； 与卡盘连接时用套在主轴上的螺母拉紧，长锥上的键用以传递扭矩；

轴端悬伸较长，刚性较差；

装拆卡盘较方便

车床

4

7：24锥孔作定位面，供安装铣刀或铣刀心轴的尾椎，再用拉杆从主轴后端拉紧，四个螺孔供安装端铣刀用，两个长槽供安装端面键以传递扭矩

铣床

5 模氏锥孔作定位面并传递一定的转矩，锥孔内部的退锥槽，借助楔铁使刀具安装可靠，尾部的退锥槽便于拆卸刀具，并与刀具 扁尾一起传递扭矩。

钻床、镗床

2、尺寸参数

机床主轴端部结构形状：

主轴中心孔前段锥度，摩氏3-6度。

为装配方便，车床主轴直径通常是从前向后逐段递减。一般车、铣床主轴后轴颈的直径

d d )9.07.0(2-=，1d 为前轴颈尺寸。

主轴前轴颈尺寸应按所传递的功率确定，初选时可参照下表初定。

高主轴组件的刚度与抗振性有明显效果。主轴悬伸量的选择，可参照下表确定。

主轴悬申量与前轴颈直径之比

主轴最佳跨距可据下列经验公式初定

a L )53(0-= 式中 L 0——最佳跨距 a ——悬伸量 （悬伸量大的机床 ))21(0a L -=

若实际跨距L 实与最佳跨距L 0不能相等时，可取合理跨距0)5.175.0(L L -=合。 若L 实〉L 0时，应适当加强主轴刚度；反之，L 实

可通过类比、试验和计算等方法综合确定，课程设计中可参照下列经验公式及数据初定。

max min

min 1000d v n π=

， m ax n =m in

m ax 1000d v π

式中，v min 、v max 、d max 、d min 为经济加工切削速度和经济合理的工件或刀具直径。n min 、

n max ——机床的最低、最高转速

其中常用经济加工切削速度。硬质合金刀具精车中碳钢min /220200m v -=;或min /150m v =。高速钢刀具粗车铸铁端面，min /15m v =。高速钢刀具精车丝杠min /5.1m v =。

经济合理的工件或刀具直径可按照以下几种经验公式估定。 ○

1普通车床 d max =（0.5- 0.7）D d min =(0.08-0.12)D 式中D ——主参数（床身上最大加工直径） 或取R d =d min /d max =4-6

○

2普通车床 d max =0.5D R d = d max /d min =0.2-0.5 ○

3车螺纹可取 Ф≈0.1D 国内外现有Ф400mm 卧式车床主轴最高、最低转速统计如下表

对Ф400mm 普通车床加工典型工件时常用转速统计如下

○

1加工轴类零件常用min,/900400r n -=个别高速达1600min;/r ○

2加工盘形零件常用min;/300150r n -= ○

3修理工作常用min,/15080r n -=个别低速达min /7r ； ○

4车大导程螺纹为min /4010r n -=。 标准转速可参照《机床与数控》P15表1-4标准转速系列选取。 4、动力参数

电机功率可按下式估算

P=P C /η总（KW ） P C ——消耗于切削的功率 η总——总效率

对于主运动为回转运动的机床 η总=0.7-0.85